一種分程式分布天線發射波束優化形成方法技術

本發明專利技術公開了一種分程式分布天線發射波束優化形成方法，主要解決了現有技術復雜度高、穩定性差、實現不便等問題。分程式分布天線發射波束優化形成方法，具體步驟如下：（1）每根發射天線對應一個發射支路，每個發射支路輸入基帶信號；（2）將基帶信號分解為I/Q基帶分量；（3）I/Q基帶分量經射頻調制及放大后由發射天線送出；（4）接收端反饋信息至發射端，根據反饋信息優化調整I/Q基帶分量；（5）各發射支路的I/Q基帶分量經過多次的迭代優化、射頻調制、放大、發射、反饋調整后，使得發射的調制信號在接收端最終實現相位一致，由此形成發射波束；步驟（4）中優化調整I/Q基帶分量的方法是：每一次調整只在一根發射天線上進行，調整完畢后轉向下一根天線相繼調整，依次不間斷地循環進行。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及天線發射波束形成
，具體的說，是涉及一種分程式分布天線發射波束優化形成方法。
技術介紹
為了使得在地理位置上離散分布的發射天線所組成的虛擬天線陣列能與遠處的接收機進行穩定可靠的通信，其中核心技術點是虛擬天線陣列中各發射天線的射頻信號在接收端實現相位一致?，F有技術中，為實現虛擬天線陣列中各發射天線的射頻信號在接收端實現相位一致的技術方案是采用反饋隨機擾動方法，具體的說：首先，在分布式虛擬天線陣列的所有發射天線上加上一組射頻信號的隨機擾動相位值；然后，發射端的所有發射天線同時發射同一頻率但相位不同的射頻信號到接收端；接收端在收到信號后，反饋一位二進制信息給發射端，指示接收信號強度是增加還是減小。發射端的發射天線由此決定是否保留本次發射天線節點的隨機擾動相位值，如果接收信號強度增加，則保留現有擾動相位值，并在此基礎上繼續再添加一組新的隨機擾動相位值進行新一輪調整，再發射信號；如果接收信號強度減小，則忽略本次的擾動相位值，返回到上一輪的相位值，然后重新加一組新的隨機擾動相位值開始下一輪調整，再發射信號。如此持續下去,就在接收機端實現接收到的各發射天線射頻信號相位基本一致，使接收信號的強度極大的增強，即在接收端方向實現發射波束形成?，F有技術存在的缺點如下：(1)由于隨機擾動相位過程需要經歷反復的調整，才能使各發射天線信號在接收機端實現相位一致，其間不斷丟棄無效的相位調整值，導致調整時間過長，發射波束的收斂速度較慢。(2)由于每一次隨機擾動相位都在所有的發射天線上進行變動，因此處理工作量大，對處理器要求較高，增加了系統的復雜度及成本。(3)發射天線數量越多，收斂速度越慢。(4)由于隨機擾動相位過程在射頻信號上進行，高頻元器件往往存在穩定性差，調整難度大的問題，容易導致系統性能低劣、可實現性差等缺陷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述缺陷，提供一種系統復雜度低、穩定性高、波束形成收斂速度快的分程式分布天線發射波束優化形成方法。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種分程式分布天線發射波束優化形成方法，包括以下步驟：(1)每根發射天線對應一個發射支路，每個發射支路輸入基帶信號；(2)將基帶信號分解為I/Q基帶分量；(3)I/Q基帶分量經射頻調制及放大后，由發射天線送出；(4)接收端反饋信息至發射端，根據反饋信息優化調整I/Q基帶分量；(5)各發射支路的I/Q基帶分量經過多次的迭代優化、射頻調制、放大、發射、反饋調整后，使得發射的調制信號在接收端最終實現相位一致，由此形成發射波束；其中，所述步驟(4)中優化調整I/Q基帶分量的方法是：每一次調整只在一根發射天線上進行，調整完畢后轉向下一根天線相繼調整，依次不間斷地循環進行。進一步的，所述步驟(4)中采用分程式發射波束形成優化算法優化調整I/Q基帶分量，該算法的具體步驟如下：設分別是基帶信號s(t)在第n根發射天線上第k時刻的同相分量I和正交分量Q的幅值；(4-1)針對隨機發送陣列的N個天線，在(-1,1)區間設置對應的隨機實數值作為的初始值，其中，n＝0,1,......,N-1；(4-2)令h0(0)＝1為反饋迭代調整系數初始值值,n＝0,k＝0,l＝0，逐一計算其中，Δ0為常數，根據各個的值，在N根發射天線上同時發送共同信號s(t)；(4-3)如果n＝0，k＝0，則進行步驟(4-5)，否則，根據來自接收端的反饋信息決定反饋迭代調整系數hn(k)的值如下：其中，ξ為實數，且0＜ξ＜1；(4-4)根據公式計算步長：(4-5)計算并更新值：計算并更新值：根據各個值，在N根發射天線上同時發送信號s(t)；(4-6)如果則k→k+1,然后進行步驟(4-7)；否則，k→k+1，然后回到步驟(4-3)。(ε是一個任意小的正實數)(4-7)如果n＜N-1，更新n→n+1；否則，n→0，并設置hn(k)＝1及(4-8)循環執行步驟步驟(4-3)—步驟(4-7)，直至發射的調制信號在接收端最終實現相位一致。進一步的，在發射端設置接收機，采用發射端已經獲取的I/Q基帶分量作為接收信號的權值，由此在該發射端產生接收波束。通過上述技術手段，可利用同樣的值產生接收波束,以抵抗干擾,提高信干噪比,改善接收性能。進一步的，所述步驟(5)中的具體方法如下：(5-1)將s(t)與步驟(4)優化調整后的分別相乘得到I及Q兩個更新后的基帶信號分量；(5-2)兩個基帶信號分量與高頻信號相乘得到兩個調制信號；(5-3)將兩個調制信號相加后得到一路信號；(5-4)信號經濾波及放大后由發射天線發射出去。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：(1)本專利技術引入了結合基帶調整的分程思想，采用了單天線循環優化調整方式,更新基帶信號的I/Q幅值，即每次調整更新只在單個發射天線上進行，調整完畢后，轉向下一個發射天線相繼調整，調整更新過程依次循環推進。相較于現有技術，本專利技術具有系統復雜度低、穩定性高、可實現性高、波束形成收斂速度快等優點。(2)本專利技術將復雜的多天線調整更新過程被分解為簡單的單天線調整更新過程，使系統處理復雜度大幅度降低，天線數量越多，本專利技術在收斂速度及復雜度方面的優勢越明顯。附圖說明圖1為分布式多發射天線系統。圖2為本專利技術的系統原理圖。圖3為一個兩發射天線系統。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。本專利技術的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例如圖1所示，其是一個具有多個在地理位置上離散分布的發射天線的無線通信系統，即發射端配置多根天線，接收端配置一根天線。圖1中，Tn(n＝0,1,......,N-1)表示第n根發射天線。基于上述系統，本實施例提供了一個在基帶信號上對同向及正交分量I/Q幅值進行單天線循環優化調整、更新的技術方案，該技術方案實現原理如下：在發射端通過基帶信號處理與優化調整實現在接收端的各路射頻信號相位一致，使接收端的接收信號強度優化增強,在接收端方向實現波束形成。與現有技術不同的是，本實施例采用了基帶信號處理手段，而不是在射頻或高頻段上直接操作，最終實現各路射頻信號相位對齊，形成發射波束。由于基帶信號處理穩定可靠，容易實現，因此系統的穩定性更好、可實現性更高?，F有技術每次都需在所有發射天線上同時調整更新，本實施例與之不同的是，本實施例引入了結合基帶調整的分程思想，采用了單天線循環優化調整方式，更新基帶信號的I/Q幅值，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分程式分布天線發射波束優化形成方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)每根發射天線對應一個發射支路，每個發射支路輸入基帶信號；(2)將基帶信號分解為I/Q基帶分量；(3)I/Q基帶分量經射頻調制及放大后，由發射天線送出；(4)接收端反饋信息至發射端，發射端根據反饋信息,調整I/Q基帶分量；(5)各發射支路的I/Q基帶分量經過、射頻調制、放大、發射、反饋調整后，使得發射的調制信號在接收端最終實現相位一致，由此形成發射波束；其中，所述步驟(4)中優化調整I/Q基帶分量的方法是：每一次調整只在一根發射天線上進行，調整完畢后轉向下一根天線相繼調整，依次不間斷地循環進行。

【技術特征摘要】
1.一種分程式分布天線發射波束優化形成方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)每根發射天線對應一個發射支路，每個發射支路輸入基帶信號；
(2)將基帶信號分解為I/Q基帶分量；
(3)I/Q基帶分量經射頻調制及放大后，由發射天線送出；
(4)接收端反饋信息至發射端，發射端根據反饋信息,調整I/Q基帶分量；
(5)各發射支路的I/Q基帶分量經過、射頻調制、放大、發射、反饋調整后，使得發射的調
制信號在接收端最終實現相位一致，由此形成發射波束；
其中，所述步驟(4)中優化調整I/Q基帶分量的方法是：每一次調整只在一根發射天線
上進行，調整完畢后轉向下一根天線相繼調整，依次不間斷地循環進行。
2.根據權利要求1所述的分程式分布天線發射波束優化形成方法，其特征在于，所述步
驟(4)中采用分程式發射波束形成優化算法優化調整I/Q基帶分量，該算法的具體步驟如
下：
設分別是基帶信號s(t)在第n根發射天線上第k時刻的同相分量I和
正交分量Q的幅值；
(4-1)針對隨機發送陣列的N個天線，在(-1,1)區間設置對應的隨機實數值作為的初始值，其中，n＝0,1,......,N-1；
(4-2)令h0(0)＝1為反饋迭代調整系數初始值,n＝0,k＝0,l＝0，逐一計算
其中，Δ0為常數，根據各個的值，在N根發射天線上同
時發送共同信號s(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周淵平，范永勝，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：四川;51